大同某礦區(qū)動(dòng)力煤浮選試驗(yàn)研究

段建偉

摘要：本論文采用浮選手段來提高大同某礦區(qū)的動(dòng)力煤的品質(zhì)。為探究其可浮性，分別進(jìn)行了原煤小篩分實(shí)驗(yàn)、四因素三水平正交浮選試驗(yàn)、主要因素系列浮選試驗(yàn)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合分析，得到以下結(jié)論：①該礦區(qū)動(dòng)力煤是中灰、中揮發(fā)分、特低全水分、不熔融粘結(jié)性煤；②該礦區(qū)動(dòng)力煤最佳浮選條件為：煤油1000g/t、仲辛醇160g/t、礦漿濃度130g/l，單位體積充氣量0.15m3/h；③該礦區(qū)動(dòng)力煤的發(fā)熱量為5809.8cal/g，經(jīng)過浮選后，在最佳浮選效果下精煤發(fā)熱量達(dá)到6854.6 cal/ g，比原煤發(fā)熱量5809.8 cal/g高1044.8 cal/g，同時(shí)產(chǎn)率達(dá)到76.88%。

Abstract： This paper adopts the flotation method to improve the quality of power coal of Datong mining area. In order to explore the floatability of coal， the small screening experiment， four factors and three levels orthogonal flotation test， a series of flotation tests were carried out， through a comprehensive analysis of the experimental results， the following conclusions can be obtained： ①This sample is dynamical coal ash， volatile， extremely low water content， melting caking coal； ②The optimum flotation conditions is kerosene 1000g/t， SEC octyl alcohol 160g/t， pulp concentration 130g/l， unit volume weight 0.15m3/h； ③After flotation， flotation clean coal calorific capacity reached 6854.6cal/g， 1044.8 cal/g higher than the raw coal calorific value 5809.8 cal/g， and the yield can reach 76.88%.

關(guān)鍵詞：動(dòng)力煤；正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；浮選；發(fā)熱量

Key words： power coal；the orthogonal test design；flotation；calorific value

中圖分類號(hào)：0TD94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）04-0124-03

0 引言

我國(guó)動(dòng)力煤煤種的分布極不平衡。貧煤是動(dòng)力煤資源中儲(chǔ)量相對(duì)較少的一個(gè)煤種，主要分布在山西省，占全國(guó)貧煤儲(chǔ)量的近60%；弱粘煤在動(dòng)力煤中最少，主要分布在陜西和山西，儲(chǔ)量分別占該煤種全國(guó)儲(chǔ)量的50%和40%，山西大同礦區(qū)是優(yōu)質(zhì)弱粘煤的主要產(chǎn)地。煤炭洗選加工是煤炭生產(chǎn)和高效利用中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)大同某礦區(qū)的動(dòng)力煤的高效利用[1-6]。本文以大同某礦區(qū)的動(dòng)力煤為原料，用煤油和仲辛醇為浮選藥劑探究該礦區(qū)動(dòng)力煤的可浮性能。并通過正交浮選實(shí)驗(yàn)，確定其最佳浮選操作指標(biāo)，同時(shí)進(jìn)行主因素系列浮選實(shí)驗(yàn)，確定了其最佳浮選效果，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供了技術(shù)指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)試劑

1.2 儀器設(shè)備（表2）

1.3 工業(yè)分析

煤的工業(yè)分析也叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?，包括煤中水分、灰分和揮發(fā)分的測(cè)定及固定碳的計(jì)算，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，該礦區(qū)動(dòng)力煤屬于中灰、中揮發(fā)分、特低全水分、不熔融粘結(jié)性煤。

1.4 粒度分析

煤小篩分實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出，原煤總體來說粒度較大和較小時(shí)灰分均較高，產(chǎn)率隨粒級(jí)分布相對(duì)均勻。<0.045mm粒級(jí)的的灰分最高，達(dá)到29.61%，比原煤灰分25.03%高4.58個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)產(chǎn)率達(dá)到22.96%。灰分最低的粒級(jí)為0.125～0.25mm，同時(shí)產(chǎn)率最低，值為16.49%。從粒級(jí)的產(chǎn)率和灰分的角度綜合來說，適宜浮選的粒級(jí)產(chǎn)率不高，在合適的藥劑下可獲得較低的灰分，細(xì)泥問題不嚴(yán)重。

2 浮選試驗(yàn)

2.1 分布釋放試驗(yàn)

分步釋放浮選試驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是依據(jù)煤泥粘附在氣泡上的牢固程度，將它們分離成若干不同灰分的組分。選煤實(shí)驗(yàn)室分步釋放浮選試驗(yàn)方法是通過一次粗選、多次精選的方法，將煤泥按其可浮性分成灰分不同的若干部分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是評(píng)價(jià)浮選工藝效果的依據(jù)。

對(duì)于影響浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素控制，本次浮選試驗(yàn)條件見表5，煤樣分布釋放試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可以看出，隨著精煤累計(jì)產(chǎn)率的增加，累計(jì)灰分增加，其中在累計(jì)產(chǎn)率很小值為3.36%時(shí)，累計(jì)灰分值為6.36%，在累計(jì)產(chǎn)率<80%，累計(jì)灰分增加緩慢。累計(jì)產(chǎn)率60.74%時(shí)，累計(jì)灰分達(dá)11.99%，比原煤灰分25.03%低13.04個(gè)百分點(diǎn)，累計(jì)產(chǎn)率81.81%時(shí)，累計(jì)灰分達(dá)16.28%，比原煤灰分25.03%低8.75個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 四因素三水平正交浮選試驗(yàn)

改變柴油用量、仲辛醇用量、浮選礦漿濃度、浮選單位充氣量四個(gè)影響浮選效果的因素進(jìn)行四因素三水平的正交浮選試驗(yàn)。

根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T180-88的規(guī)定，采用浮選完善指標(biāo)ηwf評(píng)定同一煤在不同工藝條件下的浮選工藝效果，其計(jì)算公式為式（1）endprint

ηwf=γj/（100-Ay）-（Ay-Aj）/Ay （1）

式中 ηwf——浮選完善指標(biāo)，%；

Ay——計(jì)算入料灰分，%；

Aj——浮選精煤灰分，%；

γj——實(shí)際精煤產(chǎn)率，%。

塔山礦區(qū)煤樣正交浮選試驗(yàn)結(jié)果見表7和表8。

從表7可看出，影響煤樣精煤產(chǎn)率的主次因素依次為礦漿濃度、起泡劑用量、單位體積充氣量、捕收劑用量。

影響精煤灰分的最主次因素依次為起泡劑用量、礦漿濃度、捕收劑用量、單位體積充氣量。就產(chǎn)率而言，A3B3C1D1為最佳浮選操作指標(biāo)；就灰分而言A2B2C3D1為最佳浮選操作指標(biāo)。結(jié)合表8，綜合精煤產(chǎn)率，灰分，浮選完善指標(biāo)考慮，影響其浮選的主要因素為礦漿濃度，A3B2C3D1為浮選最佳操作指標(biāo)，即煤油用量1000g/t，仲辛醇用量160g/t，礦漿濃度為140g/l，單位充氣量為0.15m3/h。

2.3 主因素系列浮選試驗(yàn)

由四因素三水平正交浮選試驗(yàn)確定影響塔山、同忻、燕子山礦區(qū)煤樣浮選的最主要因素及浮選最佳操作工藝條件，見表9。

煤樣在最佳浮選操作工藝條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表10。

綜合表10，煤樣正交試驗(yàn)浮選結(jié)果表對(duì)比可知，最佳浮選操作工藝條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期結(jié)果有一定偏差，說明四因素之間的交互作用對(duì)浮選結(jié)果有一定影響。

煤樣主因素系列浮選：在煤油用量1000g/t，仲辛醇用量160g/t，單位充氣量0.15m3/h一定的條件下，改變礦漿濃度進(jìn)行浮選，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表11。

隨著礦漿濃度的改變，精煤產(chǎn)率與灰分的關(guān)系見圖1。

從圖1可以看出，隨著礦漿濃度的增加產(chǎn)率整體呈下降趨勢(shì)，灰分波動(dòng)范圍較小，在13%到18%之間。在一定范圍內(nèi)，灰分的變化與產(chǎn)率的變化呈一致性。結(jié)合表11可知，當(dāng)?shù)V漿濃度為130g/l時(shí)，浮選效果最好。

2.4 發(fā)熱量的計(jì)算

發(fā)熱量是評(píng)定動(dòng)力煤性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB213-87規(guī)定了煤炭發(fā)熱量的測(cè)定方法，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤的高位發(fā)熱量的測(cè)定方法和低位發(fā)熱量的計(jì)算方法，適用于泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤和炭質(zhì)頁巖的發(fā)熱量測(cè)定。本論文計(jì)算煤的發(fā)熱量參照邯鄲礦務(wù)局陽邑煤礦申國(guó)民利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和歸納法得出的簡(jiǎn)易計(jì)算公式：

當(dāng)Ad標(biāo)=27%，Mt標(biāo)=6%時(shí)，

則有Qnet.v.ar標(biāo)=5300cal/g。

Qnet.v.ar=5300+（27-Ad樣）×100+（6-Mt樣）×80

式中Qnet.v.ar——收到基煤的低位發(fā)熱量，cal/g；

Ad樣——分析試樣干燥基灰分，%；

Mt樣——試樣的全水分，%。

煤樣原煤發(fā)熱量計(jì)算結(jié)果，見表12。

煤樣最佳浮選效果的精煤發(fā)熱量計(jì)算，結(jié)果見表13。

從表13可知，塔山煤樣最佳浮選效果精煤發(fā)熱量達(dá)到6854.6cal/g，比原煤發(fā)熱量5809.8cal/g高1044.8cal/g，同時(shí)產(chǎn)率達(dá)到76.88%。

3 結(jié)論

①該礦區(qū)動(dòng)力煤是中灰、中揮發(fā)分、特低全水分、不熔融粘結(jié)性煤；

②該礦區(qū)動(dòng)力煤最佳浮選條件為：煤油1000g/t、仲辛醇160g/t、礦漿濃度130g/l，單位體積充氣量0.15m3/h；

③礦區(qū)動(dòng)力煤的發(fā)熱量為5809.8cal/g，經(jīng)過浮選后，在最佳浮選效果下精煤發(fā)熱量達(dá)到6854.6cal/g，比原煤發(fā)熱量5809.8cal/g高1044.8cal/g，同時(shí)產(chǎn)率達(dá)到76.88%。

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